Vinylacetát (VAc), tiež známy ako vinylacetát alebo vinylacetát, je pri normálnej teplote a tlaku bezfarebná transparentná kvapalina s molekulovým vzorcom C4H6O2 a relatívnou molekulovou hmotnosťou 86,9.VAc, ako jedna z najpoužívanejších priemyselných organických surovín na svete, môže vytvárať deriváty, ako je polyvinylacetátová živica (PVAc), polyvinylalkohol (PVA) a polyakrylonitril (PAN) prostredníctvom samopolymerizácie alebo kopolymerizácie s inými monomérmi.Tieto deriváty sa široko používajú v stavebníctve, textilnom priemysle, strojárstve, medicíne a zúrodňovačoch pôdy.V dôsledku rýchleho rozvoja terminálového priemyslu v posledných rokoch vykazuje výroba vinylacetátu z roka na rok stúpajúci trend, pričom celková produkcia vinylacetátu dosiahla v roku 2018 1970 kt. V súčasnosti vplyvom surovín resp. Spôsoby výroby vinylacetátu zahŕňajú najmä acetylénovú metódu a etylénovú metódu.
1, Acetylénový proces
V roku 1912 Kanaďan F. Klatte prvýkrát objavil vinylacetát s použitím prebytočného acetylénu a kyseliny octovej pri atmosférickom tlaku, pri teplotách v rozmedzí od 60 do 100 °C a s použitím solí ortuti ako katalyzátorov.V roku 1921 vyvinula nemecká CEI Company technológiu syntézy vinylacetátu v parnej fáze z acetylénu a kyseliny octovej.Odvtedy výskumníci z rôznych krajín neustále optimalizovali proces a podmienky syntézy vinylacetátu z acetylénu.V roku 1928 nemecká spoločnosť Hoechst založila výrobnú jednotku vinylacetátu s kapacitou 12 kt/rok, ktorá realizovala priemyselnú veľkovýrobu vinylacetátu.Rovnica na výrobu vinylacetátu acetylénovou metódou je nasledovná:
Hlavná reakcia:

Vedľajšie účinky:

Acetylénová metóda sa delí na metódu v kvapalnej fáze a metódu v plynnej fáze.
Fázový stav reaktantu pri metóde acetylénovej kvapalnej fázy je kvapalný a reaktor je reakčná nádrž s miešacím zariadením.Kvôli nedostatkom metódy v kvapalnej fáze, ako je nízka selektivita a veľa vedľajších produktov, bola táto metóda v súčasnosti nahradená metódou acetylénovej plynnej fázy.
Podľa rôznych zdrojov prípravy acetylénového plynu možno metódu acetylénovej plynnej fázy rozdeliť na acetylénovú Bordenovu metódu zemného plynu a metódu karbid acetylén Wacker.
Bordenov proces využíva kyselinu octovú ako adsorbent, čo výrazne zlepšuje mieru využitia acetylénu.Táto procesná cesta je však technicky náročná a vyžaduje vysoké náklady, takže táto metóda má výhodu v oblastiach bohatých na zdroje zemného plynu.
Wackerov proces využíva acetylén a kyselinu octovú vyrobenú z karbidu vápnika ako suroviny, s použitím katalyzátora s aktívnym uhlím ako nosičom a octanom zinočnatým ako aktívnou zložkou, na syntézu VAc pri atmosférickom tlaku a reakčnej teplote 170~230 ℃.Technológia procesu je relatívne jednoduchá a má nízke výrobné náklady, existujú však nedostatky, ako je ľahká strata aktívnych zložiek katalyzátora, zlá stabilita, vysoká spotreba energie a veľké znečistenie.
2, etylénový proces
Etylén, kyslík a ľadová kyselina octová sú tri suroviny používané pri syntéze etylénu v procese vinylacetátu.Hlavnou aktívnou zložkou katalyzátora je typicky prvok ušľachtilého kovu ôsmej skupiny, ktorý reaguje pri určitej reakčnej teplote a tlaku.Po následnom spracovaní sa nakoniec získa cieľový produkt vinylacetát.Reakčná rovnica je nasledovná:
Hlavná reakcia:

Vedľajšie účinky:

Proces etylénovej parnej fázy bol prvýkrát vyvinutý spoločnosťou Bayer Corporation a bol uvedený do priemyselnej výroby na výrobu vinylacetátu v roku 1968. Výrobné linky boli zriadené v Hearste a Bayer Corporation v Nemecku a National Distillers Corporation v Spojených štátoch.Je to hlavne paládium alebo zlato nanesené na kyselinovzdorné nosiče, ako sú guľôčky silikagélu s polomerom 4-5 mm, a pridanie určitého množstva octanu draselného, ​​čo môže zlepšiť aktivitu a selektivitu katalyzátora.Proces syntézy vinylacetátu metódou USI v parnej fáze etylénu je podobný Bayerovej metóde a je rozdelený na dve časti: syntézu a destiláciu.Proces USI dosiahol priemyselné uplatnenie v roku 1969. Aktívnymi zložkami katalyzátora sú hlavne paládium a platina a pomocným činidlom je octan draselný, ktorý je nanesený na nosiči z oxidu hlinitého.Reakčné podmienky sú relatívne mierne a katalyzátor má dlhú životnosť, ale priestoro-časový výťažok je nízky.V porovnaní s acetylénovou metódou sa metóda etylénovej parnej fázy značne zlepšila v technológii a katalyzátory používané pri etylénovej metóde sa neustále zlepšovali v aktivite a selektivite.Stále je však potrebné preskúmať reakčnú kinetiku a deaktivačný mechanizmus.
Na výrobu vinylacetátu etylénovou metódou sa používa rúrkový reaktor s pevným lôžkom naplnený katalyzátorom.Privádzaný plyn vstupuje do reaktora zhora a keď sa dostane do kontaktu s lôžkom katalyzátora, dochádza ku katalytickým reakciám za vzniku cieľového produktu vinylacetátu a malého množstva vedľajšieho produktu oxidu uhličitého.Kvôli exotermickej povahe reakcie sa na stranu plášťa reaktora privádza tlaková voda, aby sa odstránilo reakčné teplo pomocou odparovania vody.
V porovnaní s acetylénovou metódou má etylénová metóda vlastnosti kompaktnej štruktúry zariadenia, veľkého výkonu, nízkej spotreby energie a nízkeho znečistenia a jej cena produktu je nižšia ako cena acetylénovej metódy.Kvalita produktu je vynikajúca a korózia nie je vážna.Preto etylénová metóda po 70. rokoch postupne nahradila acetylénovú metódu.Podľa neúplných štatistík sa asi 70 % VAc vyrobeného etylénovou metódou vo svete stalo hlavným prúdom výrobných metód VAc.
V súčasnosti je najpokročilejšou technológiou výroby VAc na svete BP Leap Process a Celanese Vantage Process.V porovnaní s tradičným procesom etylénu v plynnej fáze s pevným lôžkom tieto dve technologické technológie výrazne zlepšili reaktor a katalyzátor v jadre bloku, čím sa zlepšila hospodárnosť a bezpečnosť prevádzky bloku.
Celanese vyvinul nový proces Vantage s pevným lôžkom na riešenie problémov nerovnomernej distribúcie lôžka katalyzátora a jednosmernej konverzie etylénu v reaktoroch s pevným lôžkom.Reaktor používaný v tomto procese je stále s pevným lôžkom, ale katalytický systém sa výrazne zlepšil a do zvyškového plynu boli pridané zariadenia na regeneráciu etylénu, čím sa prekonali nedostatky tradičných procesov s pevným lôžkom.Výťažok produktu vinylacetát je výrazne vyšší ako výťažok podobných zariadení.Procesný katalyzátor využíva platinu ako hlavnú aktívnu zložku, silikagél ako nosič katalyzátora, citrát sodný ako redukčné činidlo a ďalšie pomocné kovy, ako sú lantanoidové prvky vzácnych zemín, ako je prazeodým a neodým.V porovnaní s tradičnými katalyzátormi sa zlepšila selektivita, aktivita a priestorový výťažok katalyzátora.
Spoločnosť BP Amoco vyvinula proces etylénovej plynnej fázy s fluidným lôžkom, známy aj ako proces Leap Process, a postavila jednotku s fluidným lôžkom s kapacitou 250 kt/rok v Hull v Anglicku.Použitie tohto procesu na výrobu vinylacetátu môže znížiť výrobné náklady o 30 % a priestorový a časový výťažok katalyzátora (1858-2744 g/(L · h-1)) je oveľa vyšší ako pri procese s pevným lôžkom (700 -1200 g/(L · h-1)).
Proces LeapProcess po prvýkrát využíva reaktor s fluidným lôžkom, ktorý má v porovnaní s reaktorom s pevným lôžkom nasledujúce výhody:
1) V reaktore s fluidným lôžkom sa katalyzátor kontinuálne a rovnomerne mieša, čím prispieva k rovnomernej difúzii promótora a zabezpečuje rovnomernú koncentráciu promótora v reaktore.
2) Reaktor s fluidným lôžkom môže za prevádzkových podmienok kontinuálne nahrádzať deaktivovaný katalyzátor čerstvým katalyzátorom.
3) Reakčná teplota fluidného lôžka je konštantná, čím sa minimalizuje deaktivácia katalyzátora v dôsledku lokálneho prehriatia, čím sa predlžuje životnosť katalyzátora.
4) Spôsob odvádzania tepla použitý v reaktore s fluidným lôžkom zjednodušuje konštrukciu reaktora a znižuje jeho objem.Inými slovami, konštrukcia jedného reaktora môže byť použitá pre rozsiahle chemické inštalácie, čím sa výrazne zlepší účinnosť zariadenia.